D’où viennent les séismes ?
Il y a 250 millions d’années, la Terre n’avait qu’un seul grand continent, la Pangée. En raison des mouvements à l’intérieur de notre planète, ce supercontinent s’est progressivement fissuré et des plaques distinctes se sont formées, et ont commencé à dériver es unes par rapport aux autres sur la roche liquide. C’est ainsi que se sont formés nos continents actuels. Comme notre planète est bien connue pour être ronde, ces plaques se sont cependant retrouvées tôt ou tard profondément sous la surface.
L’impact de ces gigantesques couches de roche libère une quantité d’énergie absolument gigantesque, avec une telle force que les effets s’en ressentent, même à la surface. La terre tremble, cela ne dure souvent que quelques secondes, voire quelques minutes, mais c’est déjà suffisant pour causer des dégâts à grande échelle. Des fissures apparaissent dans le paysage et des villes entières sont détruites.
Lorsqu’un séisme se produit, l'une des forces est déterminée sur la base de l’analyse sismographique. Il existe une échelle permettant de classer l’événement, avec une valeur appelée magnitude. Cette valeur est logarithmique, c’est-à-dire que le passage d’une valeur à la suivante traduit un décuplement ou même une multiplication par trente de la force sismique. Un séisme de magnitude 9 est donc souvent dix fois plus dévastateur (au moins) qu’un séisme de magnitude 8.
- Magnitude inférieure à 4,0 : dégâts mineurs, voire pas de dégâts
- Magnitude supérieure à 5,0 : souvent des dégâts importants
- Magnitude supérieure à 7,0 : dégâts très importants, à grande échelle
Chaque jour, environ 1 000 séismes mineurs se produisent, mais nous les humains les percevons à peine. C’est différent pour les événements majeurs. Voici un exemple parmi les plus connus du 21e siècle.
Le séisme de 2010 en Haïti
En 2010, un séisme très violent s’est produit en Haïti, et a fait des centaines de milliers de morts. Haïti est l’une des pays les plus pauvres du monde et se situe directement à la frontière entre les plaques caraïbes et nord-américaines. En temps normal, les deux plaques glissent l’une à côté de l’autre perpendiculairement, mais il arrive souvent que la pratique ne suit pas forcément la théorie.
Ainsi, la plaque caraïbe se déplace d'environ 20 mm par an vers l’est, tout en étant comprimée par la plaque nord-américaine. En termes techniques, ce déplacement s’appelle une faille. Pendant 40 ans, cette zone est restée calme, trop calme, et cela représente un signal d’alerte clair. De nombreux tremblements de terre historiques se sont déjà produits ici auparavant.
Cela s’est ensuite produit pendant environ une minute et à 13 km sous la surface de terrestre : un séisme avec une magnitude de 7,0 a secoué la région, et ce, à seulement 25 km de Port-au-Prince, la capitale. Neuf répliques ont suivi. De très nombreux bâtiments sont détruits, des bidonvilles entiers glissent des pentes des collines. Environ 316 000 personnes meurent, 310 000 sont blessées et sur 11 millions d'habitants, près de 2 millions sont maintenant sans abri. Mais comment un séisme survenu à un endroit déjà connu comme étant une zone sismique a-t-il pu coûter tant de vies ?
Tout n’était pas prévu et anticipé dans ce cas. Le séisme est survenu environ une heure avant la tombée de la nuit, avec un système électrique défaillant. L’infrastructure à peine existante et le manque de médicaments dans les hôpitaux et dispensaire mal équipés ainsi qu’un système de santé défaillant ont conduit à la violence et aux pillages. Ces circonstances ont coûté d’autres vies.
Jusqu’à aujourd'hui, la région ne s’est pas encore remise, malgré les aides financières. La corruption, la pauvreté et la violence restent un cocktail explosif qui maintient Haïti dans une poigne de fer. Comment cela a-t-il pu arriver et pouvons-nous, en tant qu’ingénieurs du bâtiment, faire en sorte que les impacts de tels séismes soient moins graves ?
Types de séismes
Il existe différentes formes de séismes. Lors d’activités volcaniques, les mouvements à l’intérieur de la terre provoquent des secousses. Par exemple, cela arrive souvent en Islande.
La plupart des tremblements de notre planète sont de nature tectonique. C'est ici que les plaques terrestres se rencontrent, comme ce fut le cas en Haïti. La libération d’énergie lors du déplacement de la croûte terrestre sous le niveau de la mer crée également des tsunamis.
Dans le sous-sol, il existe de nombreuses cavités. Si l’une d'elles s’effondre, cela peut provoquer ce que l'on appelle un séisme d'effondrement. En 2000 et 2009, de tels évènements se sont produits à Hambourg, où des galeries d’anciennes mines de sel se sont effondrées.
Comment rendre les bâtiments résistants aux séismes
Les séismes sont des phénomènes naturels qu’il est impossible d’empêcher. De même, la prévision des séismes avec la technologie d’aujourd'hui fonctionne seulement quelques secondes avant l’événement. Juste assez pour, au mieux, se réfugier hors d’un bâtiment vers un grand espace ouvert ou sous un seuil de porte. Il nous reste donc à nous assurer que nos constructions soient aussi résistantes que possible aux séismes.
En Allemagne, il y a heureusement peu de régions qui sont réellement exposées à un risque sismique. Vous pouvez vous-même vérifier avec notre outil de géolocalisation Geozone si votre région appartient à de telles zones. Lors de la préparation de construction, s'il est constaté que des tremblements de terre d'une certaine intensité sont possibles, la ductilité est prise en compte lors de la construction. Cela signifie que les bâtiments doivent être capables de résister à des déformations causées par un tremblement de l'intensité correspondante sans que les structures ne cèdent.
Outil de géolocalisationPar exemple, les étages faibles, qui ne sont soutenus que par des poteaux et à peine par des murs, doivent être évités. Seulement sur les colonnes, il est trop bancal pour un bâtiment quand le sol commence à bouger. Une défaillance structurelle serait programmée.
En outre, des poteaux devraient être utilisées autant que possible pour que les forces transversales ne deviennent pas trop élevées et ne conduisent dans le pire des cas à des ruptures de cisaillement. Les sauts de rigidité, c'est-à-dire les transitions abruptes entre des éléments de construction de différentes formes, affectent également considérablement la stabilité d'un bâtiment. De plus, les concepts compacts sont avantageux, avec des angles clairs et sans structures artistiquement incurvées.
En cas de tremblement de terre, le bâtiment tourne autour de son centre de masse en raison des vibrations, qui se situe généralement au centre du plan. Idéalement, il s'agit également du centre de résistance de la structure. La symétrie peut donc sauver un bâtiment. Et le plus important : mieux vaut trop de structure que trop peu ! Si un élément porteur lâche, les autres devraient être capables de compenser.
C'est tout pour la planification. Qu'est-ce qui peut encore rendre un bâtiment résistant aux tremblements de terre ? Nous évoquons ici le terme « isolation sismique ». Avec cela, le bâtiment est découplé du sous-sol. Comment cela fonctionne-t-il ? Lorsque le sol se déplace, les appuis sismiques vibrent et absorbent alors ces mouvements. Le tremblement ne se transmet donc pas ou à peine à la structure au-dessus du découplage. Il existe même des amortisseurs pour les bâtiments.
Conclusion : Construire des bâtiments résistants aux séismes
Nous retenons donc que le danger des séismes dans les différentes régions de notre planète est plutôt bien classé grâce aux enregistrements sismiques. Grâce à cela, nous pouvons prédire si et dans quelle mesure une construction doit être construite sismiquement sûre en fonction de son emplacement. Nous pouvons ainsi protéger nos bâtiments contre la destruction due aux séismes – et donc aussi les vies des personnes qui s'y trouvent.
En particulier avec les gratte-ciels dans les régions où les tremblements de terre ne sont pas rares, la créativité est requise. Par exemple, le onzième plus haut bâtiment du monde, le Taipei Financial Center, souvent appelé Taipei 101, se trouve à Taïwan. Au beau milieu d'une zone sismique. Cependant, il dispose d'un absorbeur de vibrations, unique à l'époque. Vraiment une affaire passionnante.
Il reste à espérer que notre technologie sera un jour capable de prédire les tremblements de manière sûre et en temps utile, afin que le plus grand nombre possible puisse se mettre en sécurité quand un tel cas se produit. Les programmes de statique de Dlubal aident à tester et mesurer l'effet des tremblements de terre sur un modèle de construction planifié. Grâce à cela, nous rendons les bâtiments calculés avec notre logiciel plus sûrs.
Merci pour votre intérêt pour ce sujet important. Nous nous réjouissons si vous êtes à nouveau là lors du prochain épisode de notre podcast – Nous nous entendons ou nous nous lisons !